王雪平, 閔敏, 孫雅婷, 范漪, 余在旺, 賀美,2,*

1. 長(zhǎng)江大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 武漢 430100

2. 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)江大學(xué)), 武漢 430100

儲(chǔ)存溫度與時(shí)間對(duì)市售飲用礦泉水和純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響

王雪平1, 閔敏1, 孫雅婷1, 范漪1, 余在旺1, 賀美1,2,*

1. 長(zhǎng)江大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 武漢 430100

2. 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)江大學(xué)), 武漢 430100

由于飲用便捷、水質(zhì)潔凈、富含微量元素等優(yōu)點(diǎn), 飲用礦泉水與純凈水深廣大消費(fèi)者的青睞。但飲用礦泉水與純凈水并非任何情況下都適宜飲用。例如, 飲用時(shí)應(yīng)以不加熱、冷飲或稍加溫為宜, 不宜煮沸飲用; 儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)置于干燥陰涼通風(fēng)處,避免陽(yáng)光直射。文章以兩種市售飲用礦泉水與兩種市售飲用純凈水為研究對(duì)象, 采用礦泉水或純凈水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)作為評(píng)價(jià)指標(biāo), 主要針對(duì)炎熱的夏天汽車內(nèi)高溫與暴曬的儲(chǔ)存條件, 研究了儲(chǔ)存溫度與儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)市售飲用礦泉水與純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響。結(jié)果表明, 兩種礦泉水與兩種純凈水儲(chǔ)存于 50—70 ℃的大部分條件下, 均呈現(xiàn)藻類生態(tài)毒性效應(yīng), 均釋放出有毒物質(zhì)。且隨著儲(chǔ)存溫度的升高, 它們的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)增強(qiáng), 說(shuō)明釋放出的有毒物質(zhì)含量更高、毒性更大。而儲(chǔ)存時(shí)間為1—5 d時(shí), 對(duì)兩種礦泉水與兩種純凈水有毒物質(zhì)的釋放影響不明顯。這為人們選擇合適的飲用礦泉水與純凈水儲(chǔ)存條件提供重要的參考依據(jù), 對(duì)于飲用礦泉水與純凈水的安全飲用具有重要意義。

礦泉水; 純凈水; 塑料; 儲(chǔ)存溫度; 儲(chǔ)存時(shí)間; 藻類生態(tài)毒性效應(yīng)

1 前言

水與人體健康的關(guān)系非常密切, 是人體必須的六大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一。其中, 礦泉水與純凈水由于具有飲用便捷、水質(zhì)潔凈、富含多種微量元素、價(jià)格優(yōu)惠等特點(diǎn), 深受廣大消費(fèi)者的青睞。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與人們消費(fèi)水平和保健意識(shí)的提高, 飲用礦泉水及純凈水的產(chǎn)量越來(lái)越大, 人們對(duì)市售飲用礦泉水與純凈水的消費(fèi)量也越來(lái)越大。但是, 飲用礦泉水與純凈水并非任何情況下都適合飲用的。例如,飲用礦泉水與純凈水時(shí), 應(yīng)以不加熱、冷飲或稍加溫為宜, 不宜煮沸飲用。另外, 對(duì)于飲用礦泉水及純凈水的儲(chǔ)存也是有講究的, 一般而言, 應(yīng)儲(chǔ)存于干燥陰涼通風(fēng)處, 避免陽(yáng)光直射。若飲用礦泉水或純凈水儲(chǔ)存不當(dāng), 在飲用過(guò)程中可能會(huì)存在潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

飲用礦泉水中含有一定量的礦物鹽, 富含微量元素或者二氧化碳?xì)怏w, 在通常情況下, 其化學(xué)成分相對(duì)穩(wěn)定。但是當(dāng)它們的儲(chǔ)存溫度發(fā)生變化或儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí), 飲用礦泉水可能會(huì)釋放出有毒物質(zhì)。研究表明, 礦泉水反復(fù)加熱后, 會(huì)產(chǎn)生亞硝酸鹽。亞硝酸鹽是強(qiáng)致癌物質(zhì), 與人類健康有直接關(guān)系。它可以將血紅蛋白中的亞鐵氧化為高價(jià)鐵, 從而使血紅蛋白失去輸氧能力, 造成人體缺氧中毒等[1–2]。新鮮桶裝礦泉水亞硝酸鹽含量為零, 加熱一次后含量依然為零, 第二次加熱后生成亞硝酸鹽, 并且隨著加熱次數(shù)的增多而亞硝酸鹽含量升高。在24 h內(nèi),第52 次加熱后, 檢測(cè)其亞硝酸鹽含量已經(jīng)接近國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)含量的一半, 與冷水中亞硝酸鹽的零含量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[3]。

飲用純凈水是純潔、干凈, 不含有雜質(zhì)或細(xì)菌的水, 是以符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的水為原水,通過(guò)電滲析器法、離子交換器法、反滲透法、蒸餾法及其他適當(dāng)?shù)募庸し椒ㄖ频枚傻乃? 不含任何添加物, 無(wú)色透明, 可直接飲用。市售純凈水瓶或礦泉水瓶多采用PET、PE、PP材料制成, 含有微量的催化劑、增塑劑、阻燃劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑等塑料添加劑成分[4]。通常情況下, 這些成分相對(duì)溫度。但當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化或放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí), 礦泉水瓶或純凈水瓶可能會(huì)釋放出有毒有害物質(zhì)。一般而言, PET、PE、PP材料制成的瓶子只能耐受一定的溫度, 加熱后易變形, 可能會(huì)釋放出增塑劑、阻燃劑等對(duì)人體有毒的成分[4–5]。另外, 塑料瓶包裝易受外界因素的影響, 在環(huán)境儲(chǔ)存條件發(fā)生變化時(shí), 其內(nèi)部殘留的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)可能向礦泉水或純凈水遷移, 在人們不慎飲用時(shí)給人體健康帶來(lái)潛在的危害[6]。研究表明, 飲用瓶裝水在長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存溫度高于70 ℃時(shí), 塑料瓶會(huì)發(fā)生變形并釋放出銻和雙酚A等有毒物質(zhì)[7]?？傊? 市售飲用礦泉水或純凈水若儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、儲(chǔ)存溫度反復(fù)變化, 可能會(huì)導(dǎo)致水體本身或者純凈水瓶與礦泉水瓶釋放出對(duì)人體有害的有毒物質(zhì)。

本研究選取了兩種市售飲用礦泉水與兩種市售飲用純凈水為研究對(duì)象, 主要針對(duì)炎熱的夏天汽車內(nèi)高溫與暴曬的儲(chǔ)存條件, 研究了不同高溫儲(chǔ)存溫度(50—70 °C)與不同儲(chǔ)存時(shí)間(1—5 d)對(duì)市售礦泉水與純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響。本研究中, 飲用礦泉水、飲用純凈水及礦泉水瓶、純凈水瓶在儲(chǔ)存溫度變化或儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí), 可能會(huì)釋放有毒有害物質(zhì), 但這些有毒物質(zhì)并非單一的毒物。本研究將礦泉水或純凈水中的所有有毒物質(zhì)看成一個(gè)整體,通過(guò)混合體系的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)來(lái)評(píng)價(jià)它們有毒物質(zhì)的釋放, 比直接分析儲(chǔ)存條件變化后各種有毒物質(zhì)成分的變化更有意義, 更直接地反映了儲(chǔ)存溫度與儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)飲用礦泉水與純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響, 也更直接地反映了有毒物質(zhì)釋放后的礦泉水或純凈水對(duì)人類健康的影響?？傊? 該研究結(jié)果可為人們選擇合適的飲用礦泉水與純凈水儲(chǔ)存條件提供重要的參考依據(jù), 對(duì)于飲用礦泉水與純凈水的安全飲用具有重要意義。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

兩種市售飲用礦泉水與兩種市售飲用純凈水,購(gòu)自武漢中百超市, 均為國(guó)內(nèi)銷售量較大的品牌。購(gòu)買的飲用礦泉水符合瓶裝飲用天然礦泉水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 8537–2008[8], 購(gòu)買的飲用純凈水符合飲用純凈水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 17324–1998[9]。

藻類生態(tài)毒性試驗(yàn)生物采用斜生柵藻(Scenedesmus obliquus), 由廣東省微生物研究所提供。藻類培養(yǎng)基與藻類測(cè)試液的試劑主要有: 氯化銨(NH4Cl)、氯化鎂(MgCl2·6H2O)、氯化鈣(CaCl2·2H2O)、磷 酸 二 氫 鉀 (KH4PO4)、硫 酸 鎂 (MgSO4·7H2O)、FeCl3·6H2O、Na2EDTA·2H2O、硼酸(H3BO3)、氯化錳(MnCl2·4H2O)、氯化鋅(ZnCl2)、氯化鈷(CoCl2·6H2O)、氯 化 銅 (CuCl2·2H2O)、鉬 酸 鈉 (Na2MoO4·2H2O)、NaHCO3, 均為分析純。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 飲用礦泉水與純凈水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)測(cè)定

本研究主要采用藻類生態(tài)毒性試驗(yàn), 通過(guò)測(cè)定飲用礦泉水與純凈水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng), 來(lái)研究并比較不同儲(chǔ)存溫度與儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)飲用礦泉水與純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響。具體過(guò)程如下:

2.2.1.1 受試藻類的準(zhǔn)備與培養(yǎng)

參照《化學(xué)品測(cè)試方法》及OECD(歐洲經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織)推薦的生態(tài)毒理測(cè)試方法[10–11], 如表1所示, 將貯備液1、貯備液2、貯備液3、貯備液4配制成藻類培養(yǎng)基, 用0.22 μm的濾膜過(guò)濾除菌后, 接種4 ℃冰箱中保存于瓊脂糖固體培養(yǎng)基的斜生柵藻,置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng), 培養(yǎng)條件為溫度(20 ± 2 ) ℃、光照強(qiáng)度8000 lx、光暗比光照為12: 12, 每天振蕩若干次。斜生柵藻經(jīng)過(guò)反復(fù)活化后, 7—10 d轉(zhuǎn)接一次, 以保持藻類生長(zhǎng)良好, 隨時(shí)有足夠的數(shù)量可用于試驗(yàn)。

2.2.1.2 藻類生態(tài)毒性效應(yīng)的測(cè)定

(1) 斜生柵藻的藻細(xì)胞數(shù)量與光密度的關(guān)系

反復(fù)活化后的斜生柵藻, 利用藻類培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)后, 鏡檢其生長(zhǎng)狀況, 用血球計(jì)數(shù)板進(jìn)行藻細(xì)胞數(shù)量計(jì)數(shù), 用分光光度計(jì)(上海元析儀器有限公司UV—5500PC)測(cè)定650 nm波長(zhǎng)下的藻類光密度(OD值), 確定藻細(xì)胞數(shù)量與光密度(650 nm波長(zhǎng))的線性關(guān)系。

(2) 藻試驗(yàn)液的配制

藻試驗(yàn)液即用于藻類生態(tài)毒性測(cè)試的藻培養(yǎng)物,對(duì)藻類進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)后, 鏡檢其生長(zhǎng)情況, 用分光光度計(jì)測(cè)定650 nm波長(zhǎng)下藻類的光密度, 利用藻細(xì)胞數(shù)量與光密度(OD值)的線性關(guān)系, 推算預(yù)培養(yǎng)的藻細(xì)胞數(shù)量。

(3) 礦泉水或純凈水測(cè)試液的配制

測(cè)試液是用于測(cè)試礦泉水或純凈水藻類生態(tài)毒性效應(yīng)的液體。參照藻細(xì)胞數(shù)量與光密度的線性關(guān)系, 以蒸餾水作為對(duì)照, 先在每個(gè)三角瓶中加入合適體積的處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的藻試驗(yàn)液, 使礦泉水、純凈水測(cè)試液、對(duì)照中藻細(xì)胞數(shù)量的終濃度均約為104個(gè)·mL–1(±25%), 且測(cè)試液與對(duì)照中的藻細(xì)胞濃度保持一致。再往每個(gè)三角瓶中分別加入1 mL貯備液1、100 μL貯備液2、100 μL貯備液3、100 μL貯備液4(表1), 并在每個(gè)三角瓶中分別加入適量的待測(cè)試的礦泉水或純凈水樣品, 使測(cè)試液的終體積均為100 mL。每個(gè)測(cè)試液樣品準(zhǔn)備3個(gè)平行樣。

表1 藻類培養(yǎng)基Tab.1 The algae medium

(4) 藻類生態(tài)毒性效應(yīng)的測(cè)定

測(cè)試液配置好后, 將測(cè)試液置于光照培養(yǎng)箱,培養(yǎng)條件為溫度(20 ± 2) ℃、光照強(qiáng)度8000 lx、光暗比光照為12: 12, 試驗(yàn)開始計(jì)時(shí)。每天振蕩若干次。分別于試驗(yàn)開始后的0 h、24 h、48 h、72 h及96 h, 從每個(gè)三角瓶中取樣, 用分光光度計(jì)測(cè)定各組藻液在650 nm波長(zhǎng)下的光密度(OD值)。礦泉水或純凈水測(cè)試液在測(cè)定OD值時(shí), 以未加藻試驗(yàn)液的礦泉水或純凈水作為空白對(duì)照, 扣除測(cè)試液的本底吸光值, 測(cè)定的OD值即為藻液的OD值[12–13]。

2.2.2 儲(chǔ)存溫度對(duì)飲用礦泉水及純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響

將同批購(gòu)置的兩種飲用礦泉水分別準(zhǔn)備18 瓶,共分為6個(gè)組, 每組3 瓶礦泉水平行樣。第一組礦泉水不經(jīng)任何加溫處理, 放置在室內(nèi)常溫條件下(25 ℃),作為對(duì)照組。另外的各組礦泉水分別放置于50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃、70 ℃的烘箱中加熱處理5 天。處理后的礦泉水樣常溫冷卻后, 采用藻類生態(tài)毒理方法測(cè)試并比較不同礦泉水樣的藻類生態(tài)毒性效應(yīng),來(lái)研究50—70 ℃溫度范圍內(nèi)儲(chǔ)存溫度對(duì)飲用礦泉水及純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響。飲用純凈水的加溫處理過(guò)程同飲用礦泉水。

2.2.3 高溫下儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)飲用礦泉水及純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響

將同批購(gòu)置的兩種飲用礦泉水分別準(zhǔn)備18 瓶,共分為6個(gè)組, 每組3 瓶礦泉水平行樣。第一組礦泉水不經(jīng)任何加溫處理, 放置在室內(nèi)常溫條件下(25 ℃),作為對(duì)照組。另外的各組礦泉水放置于70 ℃的烘箱分別加熱處理1 d、2 d、3 d、4 d、5 d。處理后的礦泉水樣常溫冷卻后, 采用藻類生態(tài)毒理方法測(cè)試并比較不同礦泉水樣的藻類生態(tài)毒性效應(yīng), 來(lái)研究高溫條件下1—5 d內(nèi)儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)飲用礦泉水及純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響。飲用純凈水的加溫處理過(guò)程同飲用礦泉水。

2.2.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。本研究采用單因素方差分析(One-Way ANOVA)。數(shù)據(jù)采用SPSS16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 用Sigmaplot10.0作圖。

3 結(jié)果與討論

3.1 斜生柵藻的藻細(xì)胞數(shù)量與光密度的相關(guān)性

反復(fù)活化后培養(yǎng)的斜生柵藻, 采用Sigmaplot10.0對(duì)藻細(xì)胞數(shù)量與650 nm波長(zhǎng)下的藻細(xì)胞OD值進(jìn)行相關(guān)性分析, 結(jié)果表明藻細(xì)胞數(shù)量與光密度呈線性正關(guān)系, 相關(guān)性系數(shù)為0.99, 線性關(guān)系式如下所示:

式中, y表示OD值, x表示藻細(xì)胞濃度。

3.2 儲(chǔ)存溫度對(duì)飲用礦泉水與純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響

將飲用礦泉水或純凈水置于烘箱內(nèi), 儲(chǔ)存于不同溫度5 天。以未置于烘箱的礦泉水或純凈水作為對(duì)照, 測(cè)定不同儲(chǔ)存溫度下的礦泉水或純凈水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng), 每隔24 h記錄各樣品的藻細(xì)胞OD值, 來(lái)研究不同儲(chǔ)存溫度對(duì)飲用礦泉水與純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響。

3.2.1 不同儲(chǔ)存溫度對(duì)飲用礦泉水有毒物質(zhì)釋放的影響

本文研究了常見(jiàn)的儲(chǔ)存溫度條件(50—70 ℃)下對(duì)飲用礦泉水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)及有毒物質(zhì)釋放的影響。如圖1-a與圖1-b所示, 以蒸餾水作為對(duì)照,未置于烘箱的礦泉水1與礦泉水2(not-treated water)在不同時(shí)間的藻細(xì)胞OD值均大于對(duì)照組(control)。這說(shuō)明這兩種飲用礦泉水本身就對(duì)斜生柵藻的生長(zhǎng)繁殖具有促進(jìn)作用, 且促進(jìn)作用非常明顯。這可能主要與礦泉水中富含K、Na、Ca、Mg、Zn等微量元素有關(guān)[14–15]。有研究表明, K、Na、Ca、Mg、Zn等微量元素是藻類生長(zhǎng)繁殖的重要營(yíng)養(yǎng)元素, 也是藻類培養(yǎng)基中常見(jiàn)的營(yíng)養(yǎng)鹽類, 如氯化鎂(MgC12·6H2O)、氯化鈣(CaCl2·2H2O)、氯化鋅(ZnC12)等是多種藻類培養(yǎng)基的重要成分。礦泉水中這些微量元素的存在促進(jìn)了斜生柵藻的生長(zhǎng)繁殖[16–18]。

如圖1-a所示, 以未置于烘箱的礦泉水(nottreated water)作為對(duì)照, 當(dāng)?shù)V泉水1在50 ℃、65 ℃、70 ℃的儲(chǔ)存溫度下儲(chǔ)存5 天后, 礦泉水1的這三組測(cè)試液中的斜生柵藻的OD值均比對(duì)照低, 說(shuō)明在這三個(gè)儲(chǔ)存溫度下, 礦泉水1釋放出有毒物質(zhì), 從而表現(xiàn)出一定的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)。而在55 ℃、60 ℃的儲(chǔ)存溫度下儲(chǔ)存5 天后, 礦泉水1的這兩組測(cè)試液中的斜生柵藻的OD值均比對(duì)照高, 說(shuō)明在這兩個(gè)儲(chǔ)存溫度下, 礦泉水1非但沒(méi)有釋放出有毒物質(zhì), 反而使一些可能促進(jìn)藻類生長(zhǎng)繁殖的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從礦泉水瓶或礦泉水中釋放出來(lái), 反而促進(jìn)了斜生柵藻的生長(zhǎng)繁殖, 未呈現(xiàn)藻類生態(tài)毒性效應(yīng)。

圖1 不同儲(chǔ)存溫度對(duì)兩種市售礦泉水和純凈水中的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)的影響Fig. 1 The effects of different storage temperature on the algal toxicity of two commercial mineral water and two commercial purified water

如圖1-b所示, 以未置于烘箱的礦泉水(nottreated water)作為對(duì)照, 當(dāng)?shù)V泉水2在50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃、70 ℃的儲(chǔ)存溫度下儲(chǔ)存5 天后, 礦泉水2的這五組測(cè)試液中的斜生柵藻的OD值均比對(duì)照低, 且隨著儲(chǔ)存溫度的升高, 斜生柵藻的OD值降低得越多, 對(duì)斜生柵藻的生長(zhǎng)繁殖抑制作用越強(qiáng)。這說(shuō)明礦泉水2在儲(chǔ)存溫度升高后, 礦泉水2釋放出大量的有毒物質(zhì), 從而表現(xiàn)出較強(qiáng)的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)。且儲(chǔ)存溫度越高, 礦泉水2釋放的有毒物質(zhì)含量越高, 呈現(xiàn)越強(qiáng)的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)。

綜上所述, 兩種礦泉水儲(chǔ)存于50—70 ℃的大部分條件下, 均會(huì)產(chǎn)生藻類生態(tài)毒性效應(yīng), 均會(huì)釋放出有毒物質(zhì)。且兩種礦泉水的儲(chǔ)存溫度對(duì)其有毒物質(zhì)釋放的影響呈現(xiàn)一定的差異。礦泉水1儲(chǔ)存于50 ℃、60 ℃、65 ℃時(shí)釋放有毒物質(zhì), 而礦泉水2儲(chǔ)存于50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃、70 ℃時(shí)均會(huì)釋放有毒物質(zhì)。這種差異的產(chǎn)生原因可能是: (1)兩種礦泉水的成分不同, 且不同成分如鉀、鈉、鈣、鎂等元素離子在礦泉水中的含量也不同[14–15,19]。某些組分如重碳酸鹽、硝酸鹽、硅酸、鍶等的性質(zhì)和含量在加溫儲(chǔ)存過(guò)程中可能發(fā)生了不同的變化[20]; (2)兩種礦泉水瓶的塑料材質(zhì)不同, 在加熱儲(chǔ)存過(guò)程中, 可能釋放出來(lái)并遷移至礦泉水中的有毒物質(zhì)也不同[7,21]。

3.2.2 不同儲(chǔ)存溫度對(duì)飲用純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響

本文研究了常見(jiàn)的儲(chǔ)存溫度條件(50—70 ℃)下對(duì)飲用純凈水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)及有毒物質(zhì)釋放的影響。如圖1-c與圖1-d所示, 以蒸餾水作為對(duì)照, 未置于烘箱的純凈水1與純凈水2(not-treated water)在不同時(shí)間的藻細(xì)胞OD值均大于對(duì)照組(control)。這說(shuō)明這兩種飲用純凈水本身就對(duì)斜生柵藻的生長(zhǎng)繁殖具有促進(jìn)作用, 且促進(jìn)作用比較明顯。分析其原因可能是因?yàn)轱嬘眉儍羲蠖嗖捎贸粞鯗缇? 臭氧在空氣中的半衰期一般為20—50 min, 純凈水與空氣接觸后臭氧被分解成氧氣[22–23], 從而促進(jìn)了斜生柵藻的生長(zhǎng)繁殖。

如圖1-c所示, 以未置于烘箱的純凈水(nottreated water)作為對(duì)照, 當(dāng)純凈水1在50 ℃、60 ℃、65 ℃、70 ℃的儲(chǔ)存溫度下儲(chǔ)存5 天后, 純凈水1的這四組測(cè)試液中的斜生柵藻的OD值均比對(duì)照低, 說(shuō)明在這四個(gè)儲(chǔ)存溫度下, 純凈水1釋放出有毒物質(zhì), 從而表現(xiàn)出一定的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)。且在60—70 ℃儲(chǔ)存溫度條件下, 隨著溫度的升高, 斜生柵藻OD值呈下降的趨勢(shì), 說(shuō)明斜生柵藻的生長(zhǎng)繁殖受到的抑制作用越強(qiáng)。由此可見(jiàn), 隨著儲(chǔ)存溫度的升高, 純凈水1釋放出的有毒物質(zhì)越多, 從而藻類生態(tài)毒性效應(yīng)增強(qiáng)。

如圖1-d所示, 以未置于烘箱的純凈水(notreated water)作為對(duì)照, 當(dāng)純凈水2在50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃、70 ℃的儲(chǔ)存溫度下儲(chǔ)存5 天后, 純凈水2的所有測(cè)試液中的斜生柵藻OD值均比對(duì)照低,說(shuō)明在50—70 ℃的儲(chǔ)存溫度下, 純凈水2均釋放出有毒物質(zhì), 表現(xiàn)出一定的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)。且隨著溫度的升高, 斜生柵藻OD值呈下降的趨勢(shì), 說(shuō)明斜生柵藻的生長(zhǎng)繁殖受到的抑制作用增強(qiáng)。由此可見(jiàn), 隨著儲(chǔ)存溫度的升高, 純凈水2釋放出的有毒物質(zhì)越多, 從而藻類生態(tài)毒性效應(yīng)增強(qiáng)。

綜上所述, 兩種純凈水儲(chǔ)存于50—70 ℃條件下,均呈現(xiàn)藻類生態(tài)毒性效應(yīng), 說(shuō)明均釋放了有毒物質(zhì)。且兩種純凈水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)隨著儲(chǔ)存溫度的升高呈增強(qiáng)趨勢(shì), 說(shuō)明這兩種純凈水在儲(chǔ)存溫度升高的情況下加速了有毒物質(zhì)的釋放。藻類生態(tài)毒性效應(yīng)的增加與有毒物質(zhì)的釋放可能來(lái)源于兩個(gè)方面: (1)飲用純凈水大多采用臭氧消毒殺菌, 但臭氧消毒過(guò)程中常常會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物如溴酸鹽、亞硝酸鹽等, 這些副產(chǎn)物具有一定的毒性[24–25]。研究表明,溫度超過(guò)50 ℃時(shí)會(huì)加速臭氧的分解, 導(dǎo)致更多有毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生[26–27]。因此, 隨著純凈水儲(chǔ)存溫度的升高, 副產(chǎn)物的增多而對(duì)藻類的生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生抑制作用, 增強(qiáng)了礦泉水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng); (2)瓶裝純凈水瓶均由PET、PP等塑料材質(zhì)加工而成, 當(dāng)純凈水的儲(chǔ)存溫度升高時(shí), 塑料材質(zhì)可能因?yàn)闇囟鹊纳哚尫懦鲢?、雙酚A、正己烷、鄰苯二甲酸酯等有毒物質(zhì), 且溫度越高, 釋放出來(lái)并遷移至瓶裝純凈水的有毒物質(zhì)含量越高、毒性越大[7,28–30]。

3.3 高溫下不同儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)飲用礦泉水及純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響

將飲用礦泉水或純凈水儲(chǔ)存于高溫條件下, 置于70 ℃烘箱內(nèi)。以未置于烘箱的礦泉水或純凈水作為對(duì)照, 測(cè)定不同儲(chǔ)存時(shí)間條件(1—5 天)的礦泉水或純凈水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng), 每隔24 h記錄各樣品的藻細(xì)胞OD值, 來(lái)研究不同儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)飲用礦泉水與純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響。

3.3.1 高溫下不同儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)飲用礦泉水有毒物質(zhì)釋放的影響

本文研究了高溫儲(chǔ)存溫度條件下不同儲(chǔ)存時(shí)間(1—5 d)對(duì)飲用礦泉水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)及有毒物質(zhì)釋放的影響。如圖2-a與圖2-b所示, 以蒸餾水作為對(duì)照, 未置于烘箱的礦泉水1與礦泉水2(nottreated water)在不同時(shí)間的藻細(xì)胞OD值均大于對(duì)照組(control)。這說(shuō)明這兩種飲用礦泉水本身就對(duì)斜生柵藻的生長(zhǎng)繁殖具有促進(jìn)作用, 且促進(jìn)作用非常明顯。這可能主要與礦泉水中富含K、Na、Ca、Mg、Zn等微量元素有關(guān)[14–15], 這些微量元素是促進(jìn)藻類生長(zhǎng)繁殖的重要營(yíng)養(yǎng)元素[16–18]。

圖2 高溫下不同儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)兩種市售礦泉水和純凈水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)的影響Fig.2 The effects of different storage duration on the algal toxicity of two commercial mineral water and two commercial purified water under high temperature

如圖2-a所示, 以未置于烘箱的礦泉水(nottreated water)作為對(duì)照, 當(dāng)?shù)V泉水1在70 ℃的儲(chǔ)存溫度下分別儲(chǔ)存1 d、2 d、4 d、5 d后, 礦泉水1的這四組測(cè)試液中的斜生柵藻OD值均比對(duì)照低, 說(shuō)明在高溫儲(chǔ)存條件下儲(chǔ)存時(shí)間為1 d、2 d、4 d、5 d時(shí), 礦泉水1釋放出有毒物質(zhì), 從而表現(xiàn)出一定的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)。而在70 ℃的儲(chǔ)存溫度下儲(chǔ)存3 天后,礦泉水1測(cè)試液中的斜生柵藻OD值均比對(duì)照高, 說(shuō)明高溫儲(chǔ)存3天, 礦泉水1非但沒(méi)有釋放出有毒物質(zhì),反而使一些可能促進(jìn)藻類生長(zhǎng)繁殖的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從礦泉水瓶或礦泉水中釋放出來(lái), 反而促進(jìn)了斜生柵藻的生長(zhǎng)繁殖, 未呈現(xiàn)藻類生態(tài)毒性效應(yīng)。

如圖2-b所示, 以未置于烘箱的礦泉水(nottreated water)作為對(duì)照, 當(dāng)?shù)V泉水2在70 ℃的儲(chǔ)存溫度下分別儲(chǔ)存1 d、2 d、3 d、4 d、5 d后, 礦泉水2的這五組測(cè)試液中的斜生柵藻OD值均比對(duì)照低。這說(shuō)明礦泉水2在高溫下儲(chǔ)存時(shí)間增長(zhǎng)時(shí), 礦泉水2釋放出大量的有毒物質(zhì), 從而表現(xiàn)出較強(qiáng)的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)。

綜上所述, 兩種礦泉水儲(chǔ)存于70 ℃的高溫條件下, 隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加, 會(huì)產(chǎn)生藻類生態(tài)毒性效應(yīng), 釋放出有毒物質(zhì)。但隨著儲(chǔ)存時(shí)間延長(zhǎng), 礦泉水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)并未增強(qiáng), 可見(jiàn)儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)這兩種礦泉水有毒物質(zhì)的釋放影響不明顯。

3.3.2 高溫下不同儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)飲用純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響

本文研究了高溫儲(chǔ)存溫度條件下不同儲(chǔ)存時(shí)間(1—5 d)對(duì)飲用純凈水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)及有毒物質(zhì)釋放的影響。如圖2-c與圖2-d所示, 以蒸餾水作為對(duì)照, 未置于烘箱的純凈水1與純凈水2(nottreated water)在不同時(shí)間的藻細(xì)胞OD值均大于對(duì)照組(control)。這說(shuō)明這兩種飲用純凈水本身就對(duì)斜生柵藻的生長(zhǎng)繁殖具有促進(jìn)作用, 且促進(jìn)作用比較明顯。這可能是因?yàn)轱嬘眉儍羲蠖嗖捎贸粞鯗缇? 純凈水中的臭氧與空氣接觸后被分解成氧氣[22–23], 促進(jìn)了斜生柵藻的生長(zhǎng)繁殖。

如圖2-c與2-d所示, 以未置于烘箱的純凈水(not-treated water)作為對(duì)照, 純凈水1與純凈水2在70 ℃的儲(chǔ)存溫度下分別儲(chǔ)存1—5 d后, 純凈水1與純凈水2測(cè)試液中的斜生柵藻OD值均比對(duì)照低, 說(shuō)明在高溫條件下儲(chǔ)存1—5 d, 純凈水1與純凈水2均釋放出有毒物質(zhì), 表現(xiàn)出一定的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)。但藻類生態(tài)毒性效應(yīng)并未隨著儲(chǔ)存時(shí)間延長(zhǎng)而變大, 可見(jiàn)儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)純凈水釋放有毒物質(zhì)并無(wú)明顯影響。

4 結(jié)論與展望

本文以兩種市售飲用礦泉水與純凈水為研究對(duì)象, 采用藻類生態(tài)毒性試驗(yàn), 通過(guò)測(cè)定并比較不同市售飲用礦泉水與市售飲用純凈水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng), 研究了儲(chǔ)存溫度(50—70 ℃)與儲(chǔ)存時(shí)間(1—5 d)對(duì)飲用礦泉水及純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響。

1) 儲(chǔ)存溫度在50—70 ℃范圍內(nèi), 對(duì)兩種飲用礦泉水及兩種飲用純凈水有毒物質(zhì)的釋放均產(chǎn)生較大的影響, 有毒物質(zhì)可能是水體產(chǎn)生或是裝水的塑料瓶產(chǎn)生并遷移至礦泉水或純凈水, 使它們均產(chǎn)生了藻類生態(tài)毒性效應(yīng)。

2) 50—70 ℃范圍內(nèi), 隨著儲(chǔ)存溫度的升高, 兩種飲用礦泉水及兩種飲用純凈水的藻類生態(tài)毒性效應(yīng)增大, 釋放出含量更高、毒性更大的有毒物質(zhì)。

3) 高溫儲(chǔ)存溫度70 ℃條件下, 儲(chǔ)存時(shí)間為1—5 d時(shí), 對(duì)兩種飲用礦泉水與兩種飲用純凈水有毒物質(zhì)釋放無(wú)明顯影響, 藻類生態(tài)毒性效應(yīng)無(wú)明顯變化。

本文的研究結(jié)果可為人們選擇合適的飲用礦泉水與純凈水儲(chǔ)存條件提供重要的參考依據(jù), 對(duì)于飲用礦泉水與純凈水的安全飲用具有重要意義。結(jié)果表明儲(chǔ)存溫度對(duì)飲用礦泉水與純凈水的安全至關(guān)重要, 但具體的影響機(jī)制尚不清楚, 還有待進(jìn)一步更深入的研究。另外, 飲用礦泉水與純凈水也常被置于一些高溫密閉空間如汽車內(nèi)高溫暴曬, 影響是否與本文結(jié)果一致尚不清楚, 還有待進(jìn)一步研究。

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The effects of storage temperature and duration on release of toxic substances from commercial drinking mineral water and purified water

WANG Xueping1, MIN Min1, SUN Yating1, FAN Yi1, YU Zaiwang1, HE Mei1,2,*
1. College of Resources and Environment, Yangtze University, Wuhan 430100, China 2. Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources (Yangtze University), Ministry of Education,Wuhan 430100, China

Drinking mineral water and purified water are very popular because they are convenient and clean for drinking,and rich in trace elements. However, the drinking mineral water and purified water are not suitable for drinking in any cases.For example, they are appropriate for drinking when they are cold or a little warmer, but not suitable for drinking after boiled.They should be stored in a cool, dry and ventilated place, avoiding direct sunlight. In this study, the effects of the storage temperature and duration on the release of toxic substances from two commercial drinking mineral water and two commercial purified water were investigated to explore the effects of high storage temperature and duration on the bottled water in hot summer, using the algal toxicity of the mineral water and purified water as the evaluation index of the release of the toxic substances. The results showed that all of the two mineral water and two purified water presented algal toxicities and released toxic substances under most of the storage temperature (50-70 ℃). And the algal toxicities of these water sampleswere enhanced with the increase of the storage temperature, which indicated that the content and the toxicities of the released oxic substances had raised resulting from the increase of the storage temperature. However, there was no obvious influence of he storage duration (1-5 day) on the release of toxic substances from two commercial drinking mineral water and two commercial purified water. These results can provide a basis for people to choose suitable storage condition of drinking mineral water and purified water, which are of great significance for the safe drinking mineral water and purified water.

mineral water; purified water; plastic; storage temperature; storage duration; algal toxicity

10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.03.003

X91

A

1008-8873(2017)03-015-08

王雪平, 閔敏, 孫雅婷, 等. 儲(chǔ)存溫度與時(shí)間對(duì)市售飲用礦泉水和純凈水有毒物質(zhì)釋放的影響[J]. 生態(tài)科學(xué), 2017, 36(3): 15-22.

WANG Xueping, MIN Min, SUN Yating, et al. The effects of storage temperature and duration on release of toxic substances from commercial drinking mineral water and purified water[J]. Ecological Science, 2017, 36(3): 15-22.

2016-07-19;

2016-09-03

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41472124); 中國(guó)石油科技創(chuàng)新基金研究項(xiàng)目(2015D–5006–0210); 湖北省自然科學(xué)基金(2016CFB178); 長(zhǎng)江大學(xué)長(zhǎng)江青年人才基金項(xiàng)目(2016cqr14)

王雪平(1993—), 女, 湖北恩施人, 本科在讀, 從事水文與環(huán)境相關(guān)研究, E-mail: wxuep18@163.com

*通信作者:賀美, 女, 博士, 副教授, 從事污染物生態(tài)毒理學(xué)研究, E-mail: hemei-521@163.com